JP2005177970A - カラーフォトレジスト平坦化のためのスラリー - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイパネルのカラーフォトレジストの研磨において、フォトレジスト面に陰影や擦り傷が生じないようにする。
【解決手段】酸化アルミニウムで被覆された小径の複合酸化ケイ素からなる複合研磨材粒子を含有するスラリーを用いて研磨する。
【選択図】なし

Description

本発明はカラーフォトレジストの研磨に有効に使用できる化学機械研磨材スラリーに関する。

液晶ディスプレイパネル上におけるカラーイメージの形成は、カラーフィルターの機能に依るところが大きい。バックライト源は、液晶を通過する際、ＩＣの駆動を制御することによりグレースケール光に変化する。このグレースケール光が、赤、緑、青のカラーフォトレジストでコートされたカラーフィルターを通過すると、赤、緑、青の光に変わり、それらが混合し合うことにより我々の視覚にはカラーイメージとして映る。

カラーフィルターの製造において、赤、緑、青のカラーフォトレジストが形成されると、真空中で乾燥させる必要がある。乾燥段階終了後に、フォトレジスト上に角状の隆起が発生することがあるので、これらを研磨により除去してフォトレジストの平坦性を改善しなければならない。フォトレジストの平坦性を改善することにより導電性ガラス（例えばＩＴＯ）回路の作製中の回路遮断を避けるとができ、光散乱を無くして明るさを向上させることができる。

カラーフォトレジストの研磨に現在使用される研磨材スラリーの殆んどは、研磨材粒子として酸化アルミニウムを使用している。しかし、酸化アルミニウム粒子の不規則な形状に起因してフォトレジストの研磨面に陰影や擦り傷が残ることがある。しかも、殆んどの研磨材スラリーにおける研磨粒子は沈澱しやすいことが普通である。

そこで研究を重ねた結果、酸化アルミニウムで被覆された小径の複合酸化ケイ素粒子を含む研磨材スラリーを使用すれば、フォトレジストの研磨面に陰影や擦り傷が残らないことを見出した。更に、得られたスラリーは良好な流動性を示すため、研磨材粒子の沈澱を防止し、研磨材粒子の残留を避け、そして従来の化学研磨材スラリーが直面する前述の問題点を効果的に回避することができる。

本発明の目的は、酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子からなる複合研磨材粒子を含有することを特徴とする、化学機械研磨材スラリーを提供することである。

本発明の他の目的は、カラーフォトレジストの研磨のための、複合研磨材粒子及び水性媒体を含有する化学機械研磨材スラリーであって、該複合研磨材粒子が酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子である化学機械研磨材スラリーを提供することである。

本発明の更なる目的は、液晶ディスプレイパネルの製造時にカラーフォトレジストを研磨するための化学機械研磨材スラリーであって、該スラリーは複合研磨材粒子及び水性媒体を含有し、該複合研磨材粒子が酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子である化学機械研磨材スラリーを提供することである。

本発明は、酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子からなる複合研磨材粒子を含有することを特徴とする化学機械研磨材スラリーを提供する。

本発明において使用する複合研磨材粒子の量は研磨材スラリー全重量に対し、０．１重量％〜２０重量％の範囲である。

前記複合研磨材粒子以外の、本発明の化学機械研磨材スラリーの残りの成分は水性媒体であり、５〜９の範囲のｐＨ値を有する。

本発明において使用される水性媒体は当業者によく知られている。例えば水、好ましくは脱イオン水を該スラリーの調製に使用することができる。

本発明は、カラーフォトレジストの研磨のための化学機械研磨材スラリーを更に提供する。該スラリーは複合研磨材粒子及び水性媒体を含有し、この複合研磨材粒子は酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子である。

本発明は、液晶ディスプレイパネルの製造時にカラーフォトレジストを研磨するための化学機械研磨材スラリーを更に提供する。該スラリーは複合研磨材粒子及び水性媒体を含有し、この複合研磨材粒子は酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子である。

本発明における複合研磨材粒子の使用量は、本発明の研磨材スラリー全重量に対し０．１重量％〜２０重量％の範囲であり、好ましくは０．１重量％〜１０重量％の範囲である。

本発明の複合研磨材粒子は酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子であり、該粒子の粒子径は５０ｎｍ〜１５０ｎｍである。この粒径範囲は通常使用される酸化アルミニウム粒子（通常２００ｎｍ〜５００ｎｍの粒径範囲）より小さい。本発明の研磨材スラリーは、良好な平坦性と低減されたフォトレジストの研磨表面を提供することができる。更に、該研磨材スラリーは、良好な流動性を示すことにより、研磨材粒子のいかなる沈澱や残留を回避することができる。

本発明の化学機械研磨材スラリーは５〜９の範囲のｐＨ値を有することが好ましい。

本発明において使用される水性媒体は当業者によく知られている。例えば水、好ましくは脱イオン水を該スラリーの調製に使用することができる。

記載した試験結果が示すように、フォトレジストを本発明の研磨材粒子によって研磨すると、研磨されたフォトレジストの表面粗さは２９．５１ｎｍから１０．２１ｎｍへと顕著に低下させることができる。

本発明を以下の実施例により更に説明するが、本発明は本実施例の範囲に限定されるものではない。例えば最初に濃縮しておいたスラリーを後に希釈してスラリー組成を変更する等、当業者にとって明白ないかなる改変や変更も本発明の範囲に含まれる。

研磨試験
Ａ：機器 ＩＰＥＣ／ウェステック４７２
Ｂ：条件 圧力：２ｐｓｉ
背圧力：０ｐｓｉ
温度：３０℃
スピンドル速度：２０ｒｐｍ
プラテン速度：２５ｒｐｍ
パッド型式：ロデール ポリテックス（POLITEX）
スラリー速度：１５０ｍＬ／ｍｉｎ．
Ｃ：ウェーハ ６インチシリコンウェーハにＬＰＣＶＤにより酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を蒸着したもの。シリコンバレー・マイクロエレクトロニクス社から市販。
Ｄ：フォトレジスト 赤、緑、青カラーフォトレジスト、ＪＳＲから市販。

研磨試験手順
研磨の前後に、サーフェスプロファイラーにより膜厚を測定する。本発明においては、ＫＬＡ−テンコール社のＰ−１１型サーフェスプロファイラーを用い、赤、緑、青のカラーフォトレジストの膜厚を測定する。研磨速度の測定に際しては、６インチウェーハの表面にスピンコーティングによってフォトレジストを均一にコーティングし、次いで中心から端部までダイヤモンドペンシルを用いて直線を引き、研磨前の膜厚Ｔ_１を得る。実施例のスラリーで１．５分研磨した後、超純水で洗浄し、ウェーハ表面を高圧空気でスプレー乾燥した。研磨後の膜厚（Ｔ₂）をＰ−１１型サーフェスプロファイラーで測定する。カラーフォトレジストの研磨速度は（Ｔ₁−Ｔ₂）／１．５より計算する。

実験手順
（１）酸化アルミニウム層で被覆された酸化シリコン複合粒子を含むｐＨ約６．３の研磨材スラリー（初期固形分：２０重量％）を超純水と混合した。混合割合は１：１０、１：８、及び１：４とした。混合後の研磨材粒子の含有量はそれぞれ、２、２．５及び５重量％であった。
（２）研磨前の膜厚をＰ−１１で測定した。
（３）カラーフォトレジストを均一にコートしたウェーハに、ＩＰＥＣ／ウェステック４７２を用いて研磨試験を行った。
（４）ウェーハの研磨表面を超純水で洗浄し、次いで高圧空気で乾燥させた。
（５）研磨後の膜厚をＰ−１１で測定し、カラーフォトレジストの研磨速度を計算した。

実施例１〜４
次の表１に示す組成の各研磨材スラリーを調製した。調製した各研磨材スラリーを用いてカラーフォトレジストを研磨し、フォトレジスト表面に与えるスラリーの影響を観察した。表１に結果を示す。

表１のデータからわかるように、酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子の研磨材粒子はフォトレジストの除去速度を少なくとも２倍増加させている。しかも図４によれば、本発明の研磨材粒子で研磨したフォトレジスト表面の平坦度が、酸化アルミニウム粒子で研磨した場合の平坦度よりも優れている。従って、本発明の研磨材粒子は広範な適用を可能とする。

通常の酸化アルミニウム研磨材粒子の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。図に示すように粒径は約３００ｎｍで、不規則な形状を有する。 本発明の研磨材粒子のＴＥＭ写真である。粒径は約５０ｎｍで、楕円形状であり、粒子間に顕著な粒径差はない。 通常の研磨材粒子によって研磨された後のフォトレジストの原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真であり、表面粗さ２９．１５ｎｍを示す。 本発明の研磨材粒子によって研磨された後の同フォトレジストのＡＦＭ写真であり、表面粗さ１０．２１ｎｍを示す。

Claims (5)

1. 酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子からなる複合研磨材粒子を含有することを特徴とする、化学機械研磨材スラリー。
2. カラーフォトレジストの研磨のための化学機械研磨材スラリーであって、複合研磨材粒子及び水性媒体を含有し、該複合研磨材粒子が酸化アルミニウムで被覆された酸化ケイ素粒子であることを特徴とする、化学機械研磨材スラリー。
3. 複合研磨材粒子を０．１重量％〜２０重量％含有する、請求項２に記載の研磨材スラリー。
4. ５〜９の範囲のｐＨ値を有する、請求項２に記載の研磨材スラリー。
5. 前記水性媒体が脱イオン水である、請求項２に記載の研磨材スラリー。